换流站

复合绝缘应用总体情况 各换流站老化检查情况 现场运维和应对处理情况 总结与讨论

4月7日上午，在位于湖北宜昌市郊的±420千伏宜昌换流站里，运维人员正在对刚完成年度检修的换流变压器等站内设备开展日常巡检。

根据磷酸铁锂电池的非浮充电运行特性，以及现行厂站用直流电源系统的典型接线结构，研究提出了一种利用降压硅链装置实现的非浮充磷酸锂电池型直流电源系统，旨在避免磷酸铁锂电池组因长期浮充电造成的容量衰退和寿命降低，满足发电厂、变电站和换流站保护、控制、事故照明等事故用电。提出的非浮充磷酸锂锂电池型直流系统结构见图1，其主要包括整流装置、馈电电路、磷酸铁锂电池组、监控器、绝缘监测装置等。基于磷酸亚铁锂电池非浮充式的直流电源系统可在电力行业全面推广应用。当前，中国高度重视环境保护，采用无污染的磷酸亚铁锂电池替代有污染的铅酸蓄电池显得十分必要，社会效益明显。其次，磷酸亚铁锂电池具有阀控铅酸蓄电池无法比拟的优势，循环寿命长、质量比能大、体积比能大、工作温度范围宽，更加适用于工作环境复杂的电力系统。由于国家对新能源的支持，磷酸亚铁锂电池的价格已经呈现大幅度下降。而且，磷酸亚铁锂电池的非浮充应用，极大地发挥了锂电池自身优势特性，也提高了直流系统安全可靠运行水平，定期巡检周期可延长，减少了人工运维工作量和成本。因此，结合锂电池发展技术，从长期来看，基于磷酸亚铁锂电池非浮充式的直流电源系统市场前景广阔，综合造价和系统运维成本，会明显优于现在的基于阀控密封铅酸蓄电池浮充式的直流电源系统。

±400kV海上风电柔性直流输电系统为江苏如东黄沙洋海域三个海上风电场的直流送出系统，该输电系统包括海上和陆上换流站及两站间连接的直流海缆，海上换流站交流侧6回220kV海缆出线，陆上换流站交流侧1回500kV出线，系统直流电压±400kV，直流电流1375A，直流出线1回，承担黄沙洋海域H6（400MW）、H8（300MW）及H10(400MW)三个风电场共1100MW总装机规模的电力输送。本技术产品自2018年开始研究，2021年正式投运，系世界上在运容量最大、电压等级最高的海上风电柔性直流输电系统，系统设计可靠性大于98.51%，系统损耗小于2%，各项性能指标处于世界领先水平，经济社会效益显著。

​日前，湖北省发改委核准批复了金上-湖北特高压直流受端江南换流站500千伏配套送出工程。

针对限流电抗器安装在换流站出口，基于线路边界元件特性的多端柔直电网线路保护难以适用的问题，提出了基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案。首先，通过分析故障后模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在直流侧呈现的阻抗频率特性，推导出实际频率大于谐振频率时MMC等效阻抗呈感性。然后，通过分析母线处电压行波折射系数的幅频特性可知，折射过程会对故障电压行波中的低频分量具有较明显的衰减作用，并以此为依据分析区内外故障时线路两侧换流站不同出线低频暂态能量比值的差异，可利用此差异识别故障。最后，PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别故障，不依赖线路边界元件，且具有一定的耐过渡电阻能力。

基于阻抗分析方法，以模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）环流控制为研究重点，对海上风电经柔直送出系统的稳定性影响展开深入研究。首先，采用谐波线性化的方法建立了柔直换流站与海上风电场的阻抗模型，进而推导了计及频率耦合效应的海上风电经柔直送出系统的阻抗模型。其次，基于阻抗稳定判据，揭示了环流控制对MMC阻抗及柔直送出系统稳定性的影响，进而提出了一种基于环流环节的MMC阻抗重塑控制方案。最后，通过RT-LAB硬件在环实时仿真系统，验证了稳定性分析结果的正确性和阻抗塑造方案的可行性。

高压直流(high voltage direct current，HVDC)换流器具有一定的动态无功调节能力，充分利用换流站的无功调节能力，可显著改善HVDC系统的稳定性能。文中研究了HVDC系统稳态运行时的无功功率可调节能力，分析了有功功率和无功功率相互耦合的特性，以国际大电网(conference International des grands reseaux electriques,CIGRE)的HVDC标准测试模型和贵广Ⅱ直流输电工程模型为算例，对稳态工况的直流电流可运行范围进行了解析，进而求出整流、逆变两侧的无功功率可调节能力，并将其应用在无功控制中。研究发现，CIGRE的HVDC标准测试模型对于容性的无功功率和感性的无功功率调节能力相近，而贵广Ⅱ直流输电工程模型对感性无功的调节能力远大于对容性无功的调节能力。在电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC中验证了无功功率可调节能力的正确性和应用价值。